lunes, 30 de enero de 2012

Materiales empleados en bioingeniería


MATERIALES EN BIOINGENIERÍA

La Bioingeniería utiliza materiales vegetales e integra materiales específicos de estructuras con vegetación. Los sistemas resultantes y sus componentes tienen ventajas y limitaciones que necesitan ser consideradas antes de seleccionarlos para su uso.

Componentes Vegetales Vivos
Una correcta elección del material vegetal vivo a utilizar en el ámbito de las obras de bioingeniería constituye la premisa fundamental para el éxito de las intervenciones. En este contexto se indican los siguientes criterios básicos:
El material vegetal se elegirá después de una evaluación específica del ambiente en el cual se opera, identificando y prefigurando, siempre que sea posible, las características vegetales de las diferentes sucesiones ecológicas que puedan ser interesantes para el área de intervención.
La elección, además, deberá estar dirigida a la protección de las especies más idóneas no sólo desde el punto de vista ecológico, sino también funcional, sobre todo donde se trata de intervenciones de reorganización y re equilibrio hidrogeológico.
Debe subrayarse que la elección del material vegetal deberá privilegiar, en el ámbito de las especies consideradas, las que sean autóctonas de la zona1, es decir, aquellas que ofrezcan la máxima adaptabilidad ecológica a las características edáficas y climáticas de la zona.
El conjunto vegetal, en lo posible, deberá ser suficientemente diversificado entre especies arbóreas y arbustivas de diferente especie y tamaño, a fin de constituir unas poblaciones de suficiente variabilidad y estructura.

En el material vegetal, distinguimos entre especies herbáceas y especies leñosas

Especies Herbáceas
La vegetación herbácea ofrece una protección duradera contra la erosión superficial (lluvia y viento) sobre las pendientes, si bien, sólo proporciona una protección menor contra los deslizamientos superficiales de tierra. La vegetación herbácea ayuda a prevenir la erosión superficial mediante:
• La retención de las partículas del suelo.
• La reducción del desplazamiento de los sedimentos.
• La interceptación de las gotas de lluvia.
• El retardo de la velocidad de dispersión del agua.
• El aumento y mantenimiento de la capacidad de infiltración.

Las especies herbáceas casi siempre son usadas conjuntamente con las técnicas de estabilización y con otras técnicas de recubrimiento1 en bioingeniería, para aumentar la protección contra la erosión superficial. Dentro de las especies herbáceas se emplea una mezcla de especies gramíneas( Poa pratensis, Festuca rubra, ... ) y de especies leguminosas,( Trifolium repens, Lotus corniculatus ... ) capaces de fijar el nitrógeno y enriquecer por tanto el suelo

Especies Leñosas
La vegetación leñosa, en comparación con la vegetación herbácea, enraíza más profundamente, hasta 2 m de profundidad, y proporciona una protección mayor contra los deslizamientos de tierra mediante:
• El refuerzo mecánico del suelo con el sistema radical.
• El drenaje de las aguas superficiales por medio de la transpiración y la interceptación.
• El refuerzo mecánico del suelo producido por el ramaje enterrado.

Las especies de las familias de las salicáceas y tamarindáceas, entre otras, han sido seleccionadas y evaluadas en las obras de bioingeniería.

Distinguimos diferentes tipos de material
1. Fragmentos no enraizados de especies leñosas con capacidad de multiplicación vegetativa son la parte más importante de los materiales de construcción vivos para las técnicas de estabilización .Se deben prepara durante el reposo vegetativo del vegetal y se recolecta de la vegetación existente en la proximidad Se emplean :
• Estacas: brotes no ramificados y leñosos, de tres a diez centímetros de diámetro y de 50 a 100 cm de longitud.
• Ramas: son brotes ramificados con una longitud mínima de 60 cm y de diferente espesor.
• Varas: son brotes torcidos poco ramificados ,elásticos ., de una longitud mínima de 120 cm.
• Grandes varas: brotes rectos, poco ramificados con una longitud de 100 a 200 cm.

2. Planta joven enraizada o estaquilla enraizada: se emplea en lechos de ramaje cuando se ejecutan fuera del periodo de reposo vegetativo o en todas las técnicas como complemento para favorecer la diversidad y la sucesión vegetal.
Las fajinas vivas están construidas a partir de especies leñosas, como las salicáceas o tamarindáceas formando fardos con una estructura cilíndrica colocada con las estacas orientadas, en general, de forma paralela al relieve de la pendiente. Las fajinas vivas sirven para disipar la energía de las aguas de escorrentía que descienden, atrapando los detritos y dando lugar a una serie de bancales en los que las especies herbáceas, arbustivas y arbóreas se asientan más fácilmente. Porciones de las fajinas vivas también se enraízan y pasan a formar parte de la cobertura estabilizadora. Las fajinas vivas proporcionan un incremento inmediato de la estabilidad de la superficie y pueden aumentar la estabilidad del suelo hasta una profundidad de casi 1 m a medida que las raíces se van desarrollando.
En el caso de los lechos de ramaje, las ramas vivas cortadas de especies leñosas como las salicáceas o tamaricáceas son colocadas en capas sucesivas, orientadas, generalmente, de forma perpendicular a la pendiente, Esta orientación es la óptima para obtener el efecto máximo de refuerzo en una pendiente. Los lechos de ramaje pueden aumentar la estabilidad del suelo hasta profundidades de 1,5 m o más.

Material vegetal de viveros especializados
El material vegetal de los viveros especializados en la producción de estaquillas y plantas enraizadas es una fuente de aprovisionamiento de material vegetal apropiada para las técnicas de bioingeniería; sin embargo, es necesario contemplar un adecuado periodo de cultivo para su suministro correcto.

Componentes no vegetales
Las estructuras correctamente diseñadas e instaladas ayudan a estabilizar las pendientes contra los deslizamientos de tierra, y la protegen contra la formación de cárcavas. Las estructuras también juegan un papel determinante en el establecimiento de vegetación en pendientes empinadas o en áreas sujetas a una erosión severa. Pueden posibilitar, además, el establecimiento de plantas en pendientes más empinadas de lo que sin ellas sería posible. Las estructuras estabilizan las pendientes durante el periodo crítico de germinación, rebrote y crecimiento de las raíces. Sin esta estabilización, las revegetaciones pueden malograrse durante su momento de mayor vulnerabilidad.
Las estructuras vegetalizadas pueden ser construidas a partir de materiales naturales o manufacturados. Los materiales naturales, como tierra, rocas, piedras y madera normalmente cuestan menos, son ecológicamente más compatibles, y son más apropiados para las revegetaciones o para absorber ligeras modificaciones que los materiales manufacturados. Los materiales naturales también pueden ser obtenidos sobre el terreno en el transcurso de la obra sin coste alguno.
En las técnicas de Ingeniería biológica se utilizan también redes, esteras, celdas tanto naturales como sintéticas.
Los materiales de fibras naturales más utilizados en las técnicas mixtas de revestimiento son de origen vegetal: coco, esparto, yute, paja, celulosa, residuos forestales, etc. Las geomantas, georedes y geomallas orgánicas de fibras naturales son productos geosintéticos degradables indicados para su uso en las técnicas mixtas de revestimiento de taludes en función de las características que transmite el tipo de fibra orgánica natural que las compone. Su utilización sólo deberá utilizarse para el control temporal contra la erosión, hasta que la vegetación haya arraigado. Para una mayor longevidad y resistencia a la tracción se recomienda elegir entre fibras como el esparto o el coco, o para una mayor degradación, las fibras como la paja. Así mismo, el tipo de actuación a realizar, soporte de hidrosiembras o plantaciones, la granulometría del terreno, la pendiente, etc., serán determinantes en el tipo de componente geosintético a utilizar.
Las raíces y tallos de las plantas se introducen por los huecos del tejido de fibras sintéticas (> 90%) de manera que se forma una capa compacta y muy resistente que queda estrechamente unida con la superficie del talud, proporcionando una protección permanente frente a la erosión.

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